协同处置危废对熟料生产运行影响数据对比分析研究

赵旭红，张广芳，何 晨，方 力

（1.溧阳中材环保有限公司，江苏 溧阳 213300；2.临沂国建环境科技有限公司，山东 临沂 276000）

0 引言

近年来国内大范围推广水泥窑协同处置危废行业及水泥行业的转型升级[1]，同时随着人们对危废协同处置的聚焦关注、资源投入，水泥窑协同处置危废领域也将出现处置量更大、对水泥生产干扰更小、处置种类范围更宽的新技术工艺路线[2]，对协同处置危废生产运行大数据分析至关重要，保证在水泥产品质量及人员设备环境安全的前提下，加大协同处置危废量，既节约原材料，又可解决周边的环境污染问题，具有良好的社会、经济、生态效益[3]。

某水泥厂利用5000t/d熟料生产线协同处置危废项目已运行多年，企业长期致力节能环保和绿色转型提升，危废处置技术水平稳步提升。为了做好经验与技术的积累，以及企业的长远发展与持续进步，基于三年的运行数据进行分析，为企业提供生产情况分析，通过数据的规律寻找水泥窑协同处置危废对水泥窑熟料产质量的影响，实现控制过程的节能提效，同时保证各项生产指标稳定运行。

1 3年危废处置量及系统运转率统计

某水泥厂是2003年天津院设计的标准型5000 t/d熟料生产线，主要设备参数如表1。根据2019～2021年三年统计数据，危废处置量、窑系统年运转率及危废处置系统相对运转率情况详见表2。

表1 主要设备参数

表2 水泥厂危废处置运行数据 %

由表2可知，2021～2021年窑系统运转率逐年有所提高，但2020年的危废处置量最大，2019年危废处置量最小，危废处置量与危废处置系统相对运转率存在相关性，即随着危废处置系统相对运转率的增加，危废处置量增加。

2 协同处置危废对熟料产、质量数据分析

加强管控进厂危废中有害成分含量，同时做好对危废的预处理配伍工作，就不会对水泥生产及质量引起不利，相反控制适当，其中有些微量元素还有助于水泥质量提高[4]。为了分析水泥窑协同处置危废对熟料产量、质量及水泥窑能耗等方面的影响，对2019年至2021年的数据进行分析。

2.1 对熟料台产的影响

三年熟料生产情况统计结果见表3。从表3可知，三年来该生产线熟料年平均台产呈上升趋势，2020年熟料台产较2019年上升1.10%，2021年熟料台产较2020年上升2.99%。

表3 三年熟料生产情况对比

通过协同处置危废时熟料台产进行数据统计分析，得散点图如图1所示。

图1 熟料台产与危废处置量相关性回归变量图

通过SPSS分析，危废处置量与熟料台产Pear⁃son系数=0.009，Sig.（双尾）=0.922>0.05，显示危废处置量与熟料台产不存在相关性，即危废处置量不影响熟料台产或者对熟料台产影响较小。

2.2 对标煤耗的影响

对3年熟料标煤耗进行统计对比，见图2。

图2 三年熟料标煤耗数据对比

从图2可知，2019年的熟料标煤耗最高，2020年熟料标煤耗较2019年下降明显，2021年熟料标煤耗较2019年略微下降。数据显示随着危废处置量的增高，熟料标煤耗降低。

通过协同处置危废时标煤耗进行数据统计分析，可得散点图如图3所示。

图3 熟料标煤耗与危废处置量相关性回归变量图

通过SPSS分析，危废处置量与熟料标煤耗Pearson系数=-0.082，Sig.（双尾）=0.023＜0.05，显示危废处置量与熟料标煤耗呈负相关性，即随着危废处置量的增加，熟料标煤耗会随之相应减少。回归方程为：

y=104.128-0.216x

式中，y为熟料的标煤耗，x为危废处置量。

危废中含有一定的热值，配伍的危废中热值的平均值为2287×4.18kJ/kg，当危废由管道进入分解炉燃烧时，由理论计算可知，危废处置在蒸发自带水分后还有一部分热能传给了气体物料，降低了分解炉的用煤量，起到了节煤的作用。

2.3 对吨熟料发电量的影响

三年吨熟料发电量数据统计对比见图4。从图4可知，三年中2020年吨熟料发电量最高，2019年和2020年吨熟料发电量有所波动，但差别不大。

图4 三年吨熟料发电量数据对比

通过对协同处置危废时吨熟料发电量进行统计，可得散点图如图5所示。通过SPSS分析，危废处置量与熟料发电量Pearson系数=-0.017，Sig.（双尾）=0.642＞0.05，显示危废处置量与吨熟料发电量不存在相关性，即危废处置量不影响吨熟料发电量或者对吨熟料发电量影响较小。

图5 吨熟料发电量与危废处置量相关性回归变量图

2.4 对游离钙的影响

对三年熟料游离钙数据进行统计对比，见图6。从图6可知，三年熟料游离钙指标存在一定程度的波动，熟料游离钙均在0.5%～2.2%范围内，数据相差不大。

图6 三年熟料游离钙数据对比

通过对协同处置危废时熟料游离钙进行统计，可得散点图如图7所示。

图7 熟料游离钙与危废处置量相关性回归变量图

使用SPSS分析，探究不同危废处置量对熟料游离钙的影响，危废处置量与游离钙Pearson系数=-0.015，Sig.（双尾）=0.680＞0.05，显示危废处置量与熟料游离钙没有相关性，即危废处置量不影响熟料的游离钙或者对熟料的游离钙影响较小。

2.5 对初凝时间和终凝时间的影响

对三年熟料初凝时间和终凝时间数据进行统计对比，见图8。从图8可知，三年熟料的初凝时间存在一定程度的波动，2020年熟料初凝时间较2019年有所上升，2021年熟料初凝时间较2020年度有所下降；三年熟料的终凝时间呈下降趋势，2020年熟料终凝时间较2019年下降6.40%；2021年熟料终凝时间较2020年度下降4.76%。但三年熟料初凝时间和终凝时间均在《硅酸盐水泥熟料》（GB/T 21372—2008）要求范围内。

图8 三年熟料初凝时间和终凝时间数据对比

通过对协同处置危废时熟料初凝时间和终凝时间进行统计，可得散点图如图9、10所示。

图9 熟料初凝时间与危废处置量相关性回归变量图

图10 熟料终凝时间与危废处置量相关性回归变量图

使用SPSS分析，探究不同危废处置量对熟料初凝时间和终凝时间的影响，危废处置量与初凝时间Pearson系数=-0.150，Sig.（双尾）=0.000＜0.05，危废处置量与终凝时间Pearson系数=-0.240，Sig.（双尾）=0.000＜0.05，显示危废处置量与熟料的初凝时间和终凝时间呈微弱负相关性，即当危废处置量增加时，熟料的初凝时间和终凝时间有缩短的趋势。

危废物料中含有Al2O3成分，危废的投加造成熟料中C3A含量上升，熟料四种主要矿物成分中C3A的水化速度最快，在熟料调水时可加快凝结硬化，有减少熟料初凝和终凝时间的作用。

2.6 对3d和28d抗压强度的影响

对三年熟料3d和28d抗压强度数据进行统计对比，结果见图11。从图11可知，2021年熟料3d抗压强度最强，2019年和2020年3d抗压强度最相差不大；三年熟料28d抗压强度在一定程度上有所波动，但基本上差别不大，且熟料3d和28d抗压强度均在《硅酸盐水泥熟料》（GB/T 21372—2008）要求范围内。

图11 三年熟料3d和28d抗压强度数据对比

对协同处置危废时熟料3d和28d抗压强度进行统计，可得散点图如图12、13所示。使用SPSS分析，探究不同危废处置量对熟料3d和28d抗压强度的影响，危废处置量与3 d抗压强度Pearson系数=0.064，Sig.（双尾）=0.074＞0.05，危废处置量与28d抗压强度Pearson系数=-0.116，Sig.（双尾）=0.101＞0.05，分析结果显示危废处置量与熟料3d和28d抗压强度不存在相关性，即危废处置量不影响熟料的3d和28d抗压强度或者对熟料的3d和28d抗压强度影响较小。

图12 熟料3d强度与危废处置量相关性回归变量图

图13 熟料28d强度与危废处置量相关性回归变量图

3 结论

（1）通过统计协同处置危废时标煤耗、初凝时间和终凝时间，可知危废处置量与标煤耗、初凝时间和终凝时间呈负相关性，即随着危废处置量的增加，标煤耗、初凝时间和终凝时间会随之相应减少。

（2）通过对协同处置危废时熟料台产、吨熟料发电量、游离钙、3d和28d抗压强度进行统计，可知危废处置量与熟料台产、熟料发电量、游离钙、3d和28d抗压强度没有相关性，即危废处置量不影响熟料的台产、熟料发电量、游离钙、3d和28d抗压强度或者对熟料的台产、熟料发电量、游离钙、3d和28d抗压强度影响较小。